Концепция живого вещества и его глобальная роль в биосфере

Всю совокупность организмов на планете В.И.Вернадский назвал живым веществом, рассматривая в качестве его основных характеристик суммарную массу, химический состав и энергию. Закон константности, сформулированный В.И.Вернадским, гласит: количество живого вещества биосферы (для данного геологического периода) есть величина постоянная константа. Общий вес живого вещества оценивается величиной 1,8-2,5·10¹²т (в сухом весе) и составляется лишь незначительную часть массы биосферы (3·10¹т). Если живое вещество равномерно распределить по поверхности нашей планеты, то оно покроет ее слоем толщиной только в 2 см. С точки зрения современной науки, живое вещество обладает некоторыми специфическими свойствами и выполняет в биосфере определенные биогеохимические функции.

Специфические свойства и особенности живого вещества:

- живое вещество биосферы характеризуется большим запасом энергии.

- резкое различие между живым и неживым веществом наблюдается в скорости протекания химических реакций. В живом веществе реакции идут в тысячи, а иногда в миллионы раз быстрее;

- отличительной особенностью живого вещества является то, что слагающие его индивидуальные химические соединения – белки, ферменты и др. – устойчивы только в живых организмах;

- произвольное движение, в значительной степени, саморегулируемое, является общим признаком всякого живого вещества в биосфере;

- живое вещество обнаруживает значительно большее морфологическое и химическое разнообразие, чем неживое. Известно, свыше 2 млн. органических соединений, входящих в состав живого вещества, в то время, как количество природных соединений (минералов) неживого вещества составляет около 2 тыс., т.е. на три порядка меньше;

-Живое вещество представлено в биосфере в виде индивидуальных организмов, размеры которых колеблются в огромных пределах. Величина самых мелких вирусов не превышает 20 нм (1 нм=10^-9), самое крупное животное – кит – достигает 33 м в длину, самое высокое растение – секвойя – 100 м в высоту.

Основные биогеохимические функции живого вещества:

- энергетическая функция заключается в осуществлении связи биосферно – планетарных явлений с космическим излучением. В основе этой функции лежит фотосинтетическая деятельность зеленых растений, в процессе которой происходит аккумуляции Солнечной энергии. За счет накопленной солнечной энергии протекают все жизненные явления на Земле;

- газовая функция обусловливает миграцию газов и их превращения, обеспечивает газовый состав биосферы. Преобладающая масса газов на Земле имеет биогенное происхождение. В процессе функционирование живого вещества создаются основные газы: азот, кислород, углекислый газ, сероводород, метан и др.:

- концентрационная функция проявляется в извлечении и накоплении живыми организмами биогенных элементов окружающей среды концентрация важнейших элементов в теле живых организмов в сотни и тысячи раз выше, чем во внешней среде. Этим объясняется неоднородность химического состава биосферы и ее существенное отличие от состава неживого вещества планеты;

- окислительно–восстановительная функция заключается в химическом превращении атомов с переменной степенью окисления (соединений железа, марганца и др.);

- деструктивная функция обусловливает процессы, связанные с разложением организмов после их смерти, вследствие которой происходит минерализация органического вещества, т.е превращение живого вещества в косное. В результате образуют также биогенное и биокосное вещество биосферы;

- средообразующая функция заключается в преобразовании физико-химических параметров среды в результате процессов жизнедеятельности;

- транспортная функция – это осуществление переноса вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении. Живое вещество – единственный (помимо поверхностного натяжения) фактор, обусловливающий обратное перемещение вещества снизу вверх, из океана – на континенты, реализующий тем самым «восходящую» ветвь биогеохимических циклов;